DE60221491T2 - Brush made of metal graphite - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft Metallgraphitbürsten, die in elektrischen rotierenden Ankern, wie etwa in Motoren und Generatoren, verwendet werden, und insbesondere Verbesserungen der Schleifeigenschaften von Metallgraphitbürsten.The The present invention relates to metal graphite brushes used in electrical rotating anchors, such as used in engines and generators and in particular improvements in the grinding properties of metal graphite brushes.
Stand der TechnikState of the art
Metallgraphitbürsten sind als Bürsten für den Niederspannungsbetrieb verwendet worden, beispielsweise als Bürsten für Kraftfahrzeugmotoren. Metallgraphitbürsten werden hergestellt, indem Graphit und Metallpulver, wie etwa Kupferpulver, vermischt werden und das Gemisch geformt und gesintert wird. Da sie bei niedrigen Spannungen betrieben werden, wird ihr spezifischer Widerstand durch Hinzufügung der Metallpulver gesenkt, deren Widerstand niedriger als derjenige von Graphit ist. Zur Verbesserung der Haltbarkeit von Metallgraphitbürsten werden die Zusatzstoffe auf verschiedene Weise entworfen; in vielen Fällen wird ein Metallsulfid-Festschmierstoff wie beispielsweise Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid oder Blei zu Metallgraphitbürsten zugegeben, um angemessene Wirkungen zu erzielen, die die Haltbarkeit verbessern.Metal graphite brushes are as brushes for the Low-voltage operation have been used, for example, as brushes for motor vehicle engines. Metal graphite brushes are prepared by using graphite and metal powder, such as copper powder, are mixed and the mixture is molded and sintered. There they operate at low voltages, becomes more specific Resistance by addition lowered the metal powder, whose resistance is lower than that of graphite. To improve the durability of metal graphite brushes the additives are designed in different ways; in many cases a metal sulfide solid lubricant such as molybdenum disulfide or tungsten disulfide or lead added to metal graphite brushes to provide adequate To achieve effects that improve the durability.
In den letzten Jahren jedoch haben sich die Effizienz und Kompaktheit von Motoren mehr denn je verbessert und es ist wiederum notwendig, dass bei den Bürsten eine größere Haltbarkeit und Effizienz verwirklicht wird. Solchen Anforderungen kann nicht entsprochen werden, indem man sich nur auf die herkömmlichen Substanzen wie Molybdändisulfid, Wolframdisulfid und Blei verlässt. Wenn Metallgraphitbürsten auf einem Kommutator schleifen, bilden Graphit und Kupfer, die die Bürstenkomponenten sind, Schichten auf dem Kommutator. Es wird allgemein angenommen, dass solche Schichten eine Schmierung liefern, um einen Abrieb des Kommutators und der Bürsten zu verhindern. Jedoch hängt die Form solcher Schichten von den Spezifikationen und Wartungsbedingungen des Motors ab, so wie von den Komponenten der Zusatzstoffe. Wenn die Schichten zu dick sind oder Unregelmäßigkeiten aufweisen, verursachen solche Zustände einen Abrieb bei den Bürsten und dem Kommutator. Wenn die Schichten zu dick sind, nimmt der Widerstand an den Kontaktflächen zu, was einen Abfall der Motorleistung verursacht. Dies ist ein ernsthaftes Problem bei den gegenwärtigen Motoren, bei denen eine höhere Effizienz gefordert wird.In In recent years, however, have the efficiency and compactness improved by engines more than ever and it is in turn necessary that with the brushes a greater durability and efficiency is realized. Such requirements can not be met by focusing only on the conventional substances like molybdenum disulfide, Tungsten disulfide and lead leaves. If metal graphite brushes Grinding on a commutator, graphite and copper forming the brush components are, layers on the commutator. It is generally accepted such layers provide lubrication to abrasion of the commutator and the brushes to prevent. However, it hangs the form of such layers from the specifications and maintenance conditions of the engine, as well as the components of the additives. If the layers are too thick or have irregularities such conditions an abrasion on the brushes and the commutator. If the layers are too thick, the resistance decreases at the contact surfaces to, which causes a drop in engine performance. This is a serious problem with the current engines where one higher Efficiency is required.
Zusatzstoffe, die normalerweise zur Verbesserung der Haltbarkeit der Bürsten eingesetzt werden, wie etwa Metallsulfid-Festschmierstoffe und Pb, neigen zur Erzeugung einer dicken Schicht, wenn sie einzeln aufgetragen werden. Weiterhin neigen sie zu Unregelmäßigkeiten in den Schichten, was zu einem übermäßigen Abrieb des Kommutators oder einem Leistungsabfall führt. Zur Verhinderung solcher Probleme wird in einigen Fällen ein Schichtmodifizierer, wie etwa Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Eisenpulver oder Manganpulver hinzugeführt, um die allzu dicken Schichten zu zermahlen. Bei der Hinzufügung eines Schichtmodifizierers bestand jedoch die Neigung zur Verursachung von Problemen, wie etwa einem Abrieb des Kommutators.
- Patentdokument
1:
japanische Offenlegungsschrtft Sho 63-143770
- Patent Document 1:
Japanese Laid-Open Patent Sho 63-143770
Das Patentdokument 1 offenbart, dass Siliciumdioxid, das ein Schichtmodifizierer ist, und eine Phosphorverbindung wie Cu3P, SnP oder AgP zu einer Bürste hinzugefügt werden, die Graphit, Kupferpulver und Molybdändisulfid umfasst. Das Patentdokument 1 lehrt, dass die Zugabe einer Phosphorverbindung die Festigkeit und Härte von Kupfer verbessert.The Patent Document 1 discloses that silica which is a layer modifier and a phosphorus compound such as Cu3P, SnP or AgP to one brush added comprising graphite, copper powder and molybdenum disulfide. The patent document 1 teaches that the addition of a phosphorus compound strength and hardness improved by copper.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Das primäre Ziel der Erfindung ist die Verhinderung des Abriebs von Metallgraphitbürsten und des Abriebs von Kommutatoren sowie die Verhinderung eines Abfalls der Leistung elektrischer rotierender Anker.The primary The aim of the invention is the prevention of abrasion of Metallgraphitbürsten and the abrasion of commutators and the prevention of a waste the performance of electric rotating anchors.
Ein sekundäres Ziel der Erfindung ist es, eine spezielle Lösung für das Ziel vorzusehen.One secondary The aim of the invention is to provide a special solution for the target.
In der vorliegenden Erfindung ist eine Metallgraphitbürste, die einen Bürstenkorpus umfasst, der durch Vermischen und Formen von Metallpulver und Graphitpulver hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung dem Bürstenkorpus beigegeben wird und dass der Bürstenkorpus weiterhin einen Metallsulfid-Festschmierstoff enthält.In The present invention is a metal graphite brush, the a brush body comprising, by mixing and shaping metal powder and graphite powder is produced, characterized in that at least one of phosphoric acid and a phosphate compound is added to the brush body and that the brush body further contains a metal sulfide solid lubricant.
Die Wirkungen der Beigabe von mindestens einer von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung sind von besonderer Bedeutung für Bürstenkorpora, die einen Metallsulfid-Festschmierstoff wie MoS2 oder WS2 enthalten. Der Gehalt an Metallsulfid-Festschmierstoff im Bürstenkorpus beträgt zum Beispiel 0,3 bis 6 Gew.-% (3~60 mg/1 g des Bürstenkorpusmaterials) und bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%.The effects of adding at least one of phosphoric acid and a phosphate compound are of particular importance to brush corpora containing a metal sulfide solid lubricant such as MoS 2 or WS2 included. The content of metal sulfide solid lubricant in the brush body is, for example, 0.3 to 6 wt% (3~60 mg / 1 g of the brush body material), and preferably 1 to 5 wt%.
Mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung verbessert die Schleifeigenschaften des Kommutators und des Bürstenkorpus. Die mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung kann homogen zum Bürstenkorpus gegeben werden, aber die mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung kann auch nur zu dem Schleifteil der Bürste, an dem der Kommutator schleift, gegeben werden. Die Wirkung der Zugabe der mindestens einen von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung wird grundsätzlich der Zugabe von Phosphationen (PO4 3–) oder einem Phosphatradikalen zugeschrieben. Dementsprechend ist der Gehalt der Zugabe als das Gewicht der Phosphationen gezeigt, wobei der Nenner für das Gewicht der Bürste steht, und das Korpusmaterial beinhaltet das Gewicht von mindestens einer von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung. Wenn die mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung nicht homogen zum Bürstenkorpus zugegeben wird, wird die Menge der Zusatzstoffe als die Menge von dem definiert, das auf der Schleifseite, die auf dem Kommutator schleift, zum Bürstenkorpus zugegeben worden ist.At least one of phosphoric acid and a phosphate compound improves the grinding properties of the commutator and the brush body. The at least one of phosphoric acid and a phosphate compound may be homogeneously added to the brush body, but the at least one of phosphoric acid and a phosphate compound may also be added only to the abrasive part of the brush on which the commutator is dragging. The effect of adding the at least one of phosphoric acid and a phosphate compound is basically attributed to the addition of phosphate ions (PO 4 3- ) or a phosphate radical. Accordingly, the content of the addition is shown as the weight of the phosphate ions, the denominator being the weight of the brush, and the body material includes the weight of at least one of phosphoric acid and a phosphate compound. When the at least one of phosphoric acid and a phosphate compound is not added homogeneously to the brush body, the amount of the additives is defined as the amount of that which has been added to the brush body on the grinding side which rubs on the commutator.
Vorzugsweise wird die Phosphorsäure oder die Phosphatverbindung mindestens zur Schleifseite des Bürstenkörpers gegeben, die auf dem Kommutator schleift, und die Gesamtzugabe der Phosphorsäure oder der Phosphatverbindung beträgt 1 bis 40 mg als Phosphationenmenge (PO4 3–) pro 1 g des Bürstenkorpusmaterials der Schleifseite, die auf dem Kommutator schleift. Mehr bevorzugt beträgt die Menge der Zusatzstoffe 2 bis 35 mg als Phosphationenmenge (PO4 3–) pro 1 g des Bürstenkorpusmaterials der Schleifseite, die auf dem Kommutator schleift. Im Folgenden kann der Einfachheit halber auf die Zugabe von mindestens einer von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung als Zugabe von Phosphationen Bezug genommen werden.Preferably, the phosphoric acid or the phosphate compound is added at least to the grinding side of the brush body which rubs on the commutator, and the total addition of the phosphoric acid or the phosphate compound is 1 to 40 mg as a phosphate ion amount (PO 4 3- ) per 1 g of the brush body material of the grinding side on the commutator grinds. More preferably, the amount of the additives is 2 to 35 mg as the amount of phosphate ion (PO 4 3- ) per 1 g of the brush body material of the grinding side which grinds on the commutator. Hereinafter, for the sake of simplicity, reference may be made to the addition of at least one of phosphoric acid and a phosphate compound as addition of phosphate ions.
Vorzugsweise werden Phosphationen zugegeben, beispielsweise in Form von Übergangsmetallsalzen, wie etwa Manganphosphat, Zinkphosphat, Nickelphosphat oder Kupferphosphat, Zinnphosphat oder Indiumphosphat. Mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung kann beispielsweise in Form von Calciumphosphat oder Aluminiumphosphat oder P2O5 usw. zugegeben werden. Bevorzugt wird mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung als mindestens ein Metallsalz einer Gruppe zugegeben, die Übergangsmetalle, Indium und Zinn, umfasst.Preferably phosphate ions are added, for example in the form of transition metal salts, such as manganese phosphate, zinc phosphate, nickel phosphate or copper phosphate, Tin phosphate or indium phosphate. At least one of phosphoric acid and For example, a phosphate compound can be in the form of calcium phosphate or aluminum phosphate or P2O5, etc. may be added. Prefers At least one of phosphoric acid and a phosphate compound added as at least one metal salt of a group, the transition metals, Indium and tin, includes.
Die Metallgraphitbürste der vorliegenden Erfindung kann Abrieb auf sowohl der Bürste als auch dem Kommutator steuern und kann den Leistungsabfall elektrischer rotierender Anker verhindern.The Metal graphite brush The present invention can provide abrasion on both the brush and Also, the commutator can control and reduce the electrical output prevent rotating anchor.
Wenn der Bürstenkorpus einen Metallsulfid-Festschmierstoff enthält, können besonders gute Wirkungen erzielt werden.If the brush body Contains a metal sulfide solid lubricant, particularly good effects be achieved.
Die vorliegende Erfindung ist besonders für Metallgraphitbürsten für Schwerlasten, wie etwa Bürsten für Anlasser, geeignet, aber sie ist auch auf Bürsten für Motoren kleiner Größe und dergleichen geeignet und in ihren Anwendungen nicht beschränkt.The present invention is particularly applicable to heavy duty metal graphite brushes, like brushes for starters, suitable, but it is also on brushes for small size engines and the like suitable and not limited in their applications.
Wenn 1 mg Phosphationen oder mehr zu 1 g des Bürstenkorpusmaterials der Schleifseite des Bürstenkorpus zugegeben werden, werden ausgezeichnete Wirkungen, wie zum Beispiel in Tabelle 2 und Tabelle 3 gezeigt, bei der Verhinderung von Abrieb auf Bürsten und Kommutatoren sowie bei der Verhinderung eines Abfalls der Leistung elektrischer rotierender Anker erzielt. Diese Wirkungen sind besonders bedeutend, wenn 2 mg Phosphationen oder mehr zu einem 1 g des Bürstenkorpusmaterials der Schleifseite gegeben werden. Im Folgenden sind die Konzentrationen von Phosphationen als Phosphationenmengen in einer mg-Einheit pro 1 g des Bürstenkorpusmaterials auf der Schleifseite des Bürstenkorpus gezeigt und durch die Einheit mg/g angegeben. Die Wirkung der Verhinderung von Abrieb auf Bürsten und Kommutatoren und die Wirkung der Verhinderung eines Abfalls der Leistung der rotierenden Maschinen nimmt zu, wenn die Phosphationenkonzentration erhöht wird. Da jedoch die Zugabe von Phosphationen um mehr als 40 mg/g den spezifischen Widerstand des Bürstenkorpus erhöht, beträgt eine Phosphationenzugabe vorzugsweise 40 mg/g oder weniger und mehr bevorzugt 35 mg/g oder weniger. Die am meisten bevorzugte Phosphationenzugabe beträgt 2 bis 25 mg/g. Phosphationen werden bevorzugt in Form von Übergangsmetallsalzen, Zinnsalz oder Indiumsalz, wie vorstehend beschrieben, zugegeben.If 1 mg of phosphate ions or more to 1 g of the brush body material of the grinding side of the brush body are added, will have excellent effects, such as in Table 2 and Table 3, in the prevention of abrasion on brushes and commutators, as well as preventing a drop in performance achieved electrical rotating anchor. These effects are special significant if 2 mg of phosphate ions or more to a 1 g of the brush body material be given to the grinding side. The following are the concentrations of phosphate ions as phosphate ion amounts in mg per 1 g of the brush body material on the grinding side of the brush body and indicated by the unit mg / g. The effect of prevention from abrasion on brushes and commutators and the effect of preventing a waste The performance of rotating machinery increases when the concentration of phosphate ions elevated becomes. However, since the addition of phosphate ions by more than 40 mg / g increases the resistivity of the brush body is one Phosphate addition preferably 40 mg / g or less, and more preferably 35 mg / g or less. The most preferred phosphate addition is 2 to 25 mg / g. Phosphate ions are preferably in the form of transition metal salts, Tin salt or indium salt as described above.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformenembodiments
Als Metallpulver wird hauptsächlich Kupferpulver verwendet, aber Silberpuder oder ein gemischtes Pulver aus Kupferpulver und Silberpuder usw. kann ver wendet werden. Der Widerstand der Bürste kann durch die Verwendung von Kupferpulver niedrig gehalten werden. Daher wird in vielen Fällen elektrolytisches Kupferpulver verwendet und es können andere Kupferpulver, wie etwa atomisiertes Kupferpulver und zerstoßenes Kupferpulver, verwendet werden. Was Graphitpulver betrifft, so ist Naturgraphit vom Standpunkt der Schmierung und des spezifischen Widerstands usw. zu bevorzugen, aber es kann künstliches Graphit oder ein gemischtes Pulver aus Naturgraphit und künstlichem Graphit verwendet werden. Wenn der Kupfergehalt 70% oder mehr beträgt, kann Graphitpulver ohne irgendein Bindemittel verwendet werden. Wenn der Kupfergehalt jedoch geringer und der Graphitgehalt höher ist, ist das Sintern der Bürste nicht leicht. Daher wird es bevorzugt, die Oberfläche des Graphitpulvers mit einem Kunstharz, wie etwa Phenolharzlack, zu behandelnWhen Metal powder becomes mainly Copper powder used, but silver powder or a mixed powder from copper powder and silver powder, etc. can be used ver. Of the Resistance of the brush can be kept low by using copper powder. Therefore, in many cases used electrolytic copper powder and other copper powder, such as about atomized copper powder and crushed copper powder used become. As for graphite powder, natural graphite is from the standpoint lubrication and resistivity, etc., but it can be artificial Graphite or a mixed powder of natural graphite and artificial Graphite can be used. If the copper content is 70% or more, can Graphite powder can be used without any binder. If but the copper content is lower and the graphite content is higher, is the sintering of the brush not easy. Therefore, it is preferable to use the surface of the Graphite powder with a synthetic resin, such as phenolic resin paint, too to treat
Was Phosphatverbindungen betrifft, so sind Übergangsmetallsalze der Phosphorsäure, wie etwa Kupferphosphat, Nickelphosphat, Manganphosphat und Zinkphosphat, Zinnphosphat und Indiumphosphat usw. zu bevorzugen. Zusätzlich zu diesen können Calciumphosphat, Aluminiumphosphat oder Antimonphosphat usw. verwendet werden. Die Zugabe von Calciumphosphat oder Aluminiumphosphat ist analog der Zugabe von Calciumoxid oder Aluminiumoxid, die ein Schichtmodifizierer in Kombination mit Phosphorsäure sind, und diese Zugabe zeigt die Wirkungen, Abrieb auf der Bürste und dem Kommutator zu verhindern und den Leistungsabfall zu verhindern. Wenn Phosphorsäure in Form von Phosphorpentoxid oder dergleichen beigegeben wird, bewirkt die Beigabe die Verhinderung von Abrieb auf der Bürste und dem Kommutator und die Verhinderung des Leistungsabfalls. Es ist nicht klar, ob diese Wirkungen die Wirkungen des Phosphorpentoxids selbst oder die Wirkungen von Kupferphosphat sind, das durch die Reaktion mit Kupferpulver in der Bürste entsteht. Bleiphosphat ist ebenfalls wirksam, ist aber hinsichtlich der Umwelt nicht wünschenswert.What As regards phosphate compounds, transition metal salts of phosphoric acid, such as such as copper phosphate, nickel phosphate, manganese phosphate and zinc phosphate, Tin phosphate and indium phosphate, etc. are preferable. In addition to these can Calcium phosphate, aluminum phosphate or antimony phosphate, etc. used become. The addition of calcium phosphate or aluminum phosphate is analogous to the addition of calcium oxide or alumina, which is a layer modifier in combination with phosphoric acid and this addition shows the effects, abrasion on the brush and prevent the commutator and prevent the performance degradation. When phosphoric acid in the form of phosphorus pentoxide or the like is added causes the addition of the prevention of abrasion on the brush and the commutator and the prevention of the power loss. It is not clear if these effects are the effects of phosphorus pentoxide itself or the effects of copper phosphate are that caused by the Reaction with copper powder in the brush is formed. lead phosphate is also effective but is undesirable in the environment.
Der Mechanismus, durch welchen mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung die Haltbarkeit von Bürsten und dem Kommutator verbessert und Leistungsabfälle von rotierenden Maschinen mäßigt, ist nicht klar. Je doch wird geschätzt, dass die Zugabe von mindestens einer von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung zur Bildung homogener und optimaler Schichten führt. Mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung kann einzeln zugegeben werden, aber besonders gute Wirkungen werden erzielt, wenn sie zusammen mit einem Metallsulfid-Festschmierstoff, wie etwa Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid, verwendet wird. Selbst wenn die Verwendung eines Metallsulfid-Festschmierstoffs allein zu übermäßig dicken Schichten führt und die Leistung wiederum fällt, kann beispielsweise die Zugabe von mindestens einer von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung diese Störungen verhindern.Of the Mechanism by which at least one of phosphoric acid and a phosphate compound improves the durability of brushes and the commutator and power losses moderated by rotating machinery is not clear. However, it is estimated that the addition of at least one of phosphoric acid and a phosphate compound to form homogeneous and optimal layers leads. At least one of phosphoric acid and a phosphate compound may be added singly, but particularly good effects are achieved when combined with a Metal sulfide solid lubricant, such as molybdenum disulfide or tungsten disulfide, is used. Even if the use of a metal sulfide solid lubricant alone too fat Layers leads and the performance falls again, For example, the addition of at least one of phosphoric acid and a phosphate compound prevent these disorders.
Es werden beispielsweise 1 bis 40 mg Phosphationen, und vorzugsweise 2 bis 35 mg/g, als Phosphationenmenge pro 1 g des Bürstenkorpusmaterials auf der Schleifseite des Bürstenkorpus beigegeben. Wenn die Zugabe von Phosphationen 1,3 mg/g beträgt, hat sie einige Wirkung. Wenn die Zugabe etwa 2 mg/g beträgt, beginnt sie bedeutende Wirkung zu haben, und wenn die Zugabe mehr als 40 mg/g beträgt, nimmt der spezifische Widerstand des Bürstenkorpus zu. Daher beträgt die Zugabe vorzugsweise 40 mg/g oder weniger und mehr bevorzugt 35 mg/g oder weniger und am meisten bevorzugt 25 mg/g oder weniger.It For example, 1 to 40 mg of phosphate ions, and preferably 2 to 35 mg / g, as the amount of phosphate ion per 1 g of brush body material on the grinding side of the brush body added. If the addition of phosphate ions is 1.3 mg / g they have some effect. When the addition is about 2 mg / g, begins they have significant effect, and if the addition is more than 40 mg / g, the specific resistance of the brush body increases. Therefore, the addition is preferably 40 mg / g or less and more preferably 35 mg / g or less and most preferably 25 mg / g or less.
Die
Konfigurationen der Metallgraphitbürsten sind in
Als
nächstes
wurde das bewegliche Gesenk zurückgezogen
und ein Rohmaterial der Anschlussseite
BeispieleExamples
Nachstehend
werden Beispiele beschrieben. Die Bürste ist eine Bürste für einen
Anlasser. Der Aufbau der Bürste
ist in
(Beispiel 1)(Example 1)
20 Gewichtsteile eines Phenolharzes vom Novolaktyp, die in 40 Gewichtsteilen Methanol aufgelöst waren, wurden mit 100 Gewichtsteilen flockenartigem Naturgraphit vermischt. Das Gemisch wurde homogen durch einen Mischer vermischt, dann wurde das Methanol durch einen Trockenapparat aus dem Gemisch getrocknet. Der Rückstand wurde von einem Prallbrecher zerkleinert und mit einem Sieb mit einer Durchgangsweite von 80 mesh (einem 198 μm Durchgangssieb) gesiebt, um ein kunstharzveredeltes Graphitpulver zu erhalten.20 Parts by weight of a novolak type phenol resin, which is in 40 parts by weight Methanol were dissolved, were mixed with 100 parts by weight of flake-like natural graphite. The mixture was homogeneously mixed by a mixer, then became The methanol was dried by a drying apparatus from the mixture. The residue was crushed by an impact crusher and with a sieve with a passageway of 80 mesh (a 198 micron sieve) sieved to to obtain a resin-finished graphite powder.
66,6
Gewichtsteile elektrolytisches Kupferpulver mit einer mittleren
Teilchengröße von 30 μm, 3 Gewichtsteile
Molybdändisulfidpulver
und 0,4 Gewichtsteile Zinkphosphatpulver (Zn3(PO4)2), Formelgewicht
= 386,1) wurden zu 30 Gewichtsteilen des kunstharzveredelten Graphitpulvers
gegeben. Sie wurden durch einen Mischer vom V-Typ homogen vermischt,
um ein zusammengesetztes Pulver zu erhalten. Das zusammengesetzte
Pulver wurde aus einem Trichter in ein Gesenk gegeben, das obere
Ende des Anschlusskabel
(Beispiel 2)(Example 2)
63 Gewichtsteile des elektrolytischen Kupferpulvers, 3 Gewichtsteile des Molybdändisulfidpulvers und 4 Gewichtsteile des Zinkphosphatpulvers wurden zu 30 Gewichtsteilen des kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Sie wurden zum Erhalt einer Bürste des Beispiels 2 in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt.63 Parts by weight of the electrolytic copper powder, 3 parts by weight of molybdenum disulfide powder and 4 parts by weight of the zinc phosphate powder became 30 parts by weight of the resin-refined graphite powder. They were to receive a brush Example 2 in the same manner as in Example 1 treated.
(Beispiel 3)(Example 3)
64,5 Gewichtsteile des elektrolytischen Kupferpulvers, 3 Gewichtsteile des Molybdändisulfidpulvers und 2,5 Gewichtsteile des Zinkphosphatpulvers wurden zu 30 Gewichtsteilen des kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Sie wurden zum Erhalt einer Bürste des Beispiels 3 in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt.64.5 Parts by weight of the electrolytic copper powder, 3 parts by weight of molybdenum disulphide powder and 2.5 parts by weight of the zinc phosphate powder became 30 parts by weight of the resin-refined graphite powder. They were to receive a brush of Example 3 in the same manner as in Example 1.
(Beispiel 4)(Example 4)
Die Zusammensetzung des zusammengesetzten Pulvers wurde in 3 Gewichtsteile Manganphosphatpulver (Mn(PO4), Formelgewicht = 149,9), 64 Gewichtsteile des elektrolytischen Kupferpulvers, 30 Gewichtsteile des kunstharzveredelten Graphitpulvers und 3 Gewichtsteile des Molybdändisulfidpulvers geändert. Dieses zusammengesetzte Pulver wurde zum Erhalt einer Bürste des Beispiels 4 in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt.The Composition of the composite powder was in 3 parts by weight Manganese phosphate powder (Mn (PO4), formula weight = 149.9), 64 parts by weight of the electrolytic copper powder, 30 parts by weight of the resin-refined Graphite powder and 3 parts by weight of molybdenum disulfide powder changed. This Compound powder was used to obtain a brush of Example 4 in the same The procedure as described in Example 1.
(Beispiele 5 bis 7)(Examples 5 to 7)
In der Zusammensetzung des Beispiels 1 wurde Zinkphosphat in 0,25 Gewichtsteile geändert und das elektrolytische Kupferpulver wurde in 66,75 Gewichtsteile geändert. Das zusammengesetzte Pulver wurde zum Erhalt einer Bürste des Beispiels 5 in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt. In der Zusammensetzung des Beispiels 1 wurde Zinkphosphat in 6 Gewichtsteile geändert und das elektrolytische Kupferpulver wurde in 61 Gewichtsteile geändert. Das zusammengesetzte Pulver wurde zum Erhalt einer Bürste des Beispiels 6 in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt. Die Beispiele 5 und 6 sind Fälle der zwei Extreme der Phosphationenmengen. Weiterhin wurde in der Zusammensetzung des Beispiels 4 das Manganphosphatpulver in 3 Gewichtsteile Calciumphosphatpulver (Ca3PO4)2, Formelgewicht = 310,19) geändert und das zusammengesetzte Pulver wurde zum Erhalt einer Bürste des Beispiels 7 in derselben Weise wie in Beispiel 4 behandelt. Diese Bürste stellt die Zugabe eines Alkalimetallsalzes oder eines Alkalierdmetallsalzes der Phosphorsäure dar.In the composition of Example 1, zinc phosphate was changed to 0.25 parts by weight, and the electrolytic copper powder was changed to 66.75 parts by weight. The composite powder was treated to obtain a brush of Example 5 in the same manner as in Example 1. In the composition of Example 1, zinc phosphate was changed to 6 parts by weight, and the electrolytic copper powder was changed to 61 parts by weight. The composite powder was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a brush of Example 6. Examples 5 and 6 are cases of the two extremes of phosphate ion amounts. Further, in the composition of Example 4, the manganese phosphate powder was changed to 3 parts by weight of calcium phosphate powder (Ca 3 PO 4) 2, formula weight = 310.19) and the composite powder was obtained in the same manner as in Example 4 to obtain a brush of Example 7 is. This brush represents the addition of an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt of phosphoric acid.
(Beispiel 8)(Example 8)
67 Gewichtsteile des elektrolytischen Kupferpulvers und 3 Gewichtsteile des Molybdändisulfidpulvers wurden zu 30 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 verwendeten kunstharzveredelten Graphitpulvers gegeben. Das zusammengesetzte Pulver wurde zum Erhalt einer Bürste des Beispiels 8 in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt. Diese Bürste ist eine herkömmliche Bürste, die weder Phosphorsäure noch eine Phosphatverbindung enthält.67 Parts by weight of the electrolytic copper powder and 3 parts by weight of the molybdenum disulphide powder to 30 parts by weight of the resin-finished resin used in Example 1 Given graphite powder. The composite powder was obtained a brush of Example 8 in the same manner as in Example 1. This brush is a conventional one Brush, which neither phosphoric acid still contains a phosphate compound.
Die
Zusammensetzung jeder Bürste
nach dem Sintern weicht ein wenig von der Zusammensetzung des zusammengesetzten
Pulvers ab, da sich Phenolharz vom Novolaktyp zum Zeitpunkt des
Sinterns teilweise zu einem Gewichtsverlust zersetzt. Der Phosphationengehalt
und der bürstenkorpusspezifische
Widerstand von jeder der Bürsten
der Beispiele 1 bis 6 sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Der spezifische
Widerstand wurde durch das Vierpolverfahren zum Zeitpunkt des For mens
des Bürstenkörpers in
der zur Pressrichtung senkrechten Richtung gemes sen. Wenn der Phosphationengehalt
erhöht
wurde, begann der bürstenkorpusspezifische
Widerstand bei etwa 20 mg/g zuzunehmen. Tabelle 1 Phosphationengehalt und spezifischer
Widerstand des Bürstenkorpus
- * In den Beispielen 1~3, 5 und 6 wurden Phosphationen in Form von Zinkphosphat zugegeben. In Beispiel 4 wurden Phosphationen in Form von Manganphosphat zugegeben und in Beispiel 7 in Form von Calciumphosphat. In Beispiel 8 wurden keine Phosphationen zugegeben.
- * In Examples 1 ~ 3, 5 and 6, phosphate ions in the form of zinc phosphate were added. In Example 4, phosphate ions in the form of manganese phosphate were added and in Example 7 in the form of calcium phosphate. In Example 8, no phosphate ions were added.
Die Bürsten der Beispiele 1 bis 8 wurden in einen Anlasser mit einer Leistung von 1,4 kW mit vier Bürsten eingebaut. Der Motor wurde auf einen In-line-Prüfstand für einen 4-Zylinder-Dieselmotor gesetzt. Das Hubvolumen des Motors betrug 2200 cm3. Der Anlasslaststrom betrug 160 A und die Batteriespannung betrug 13,5 V. Der Prüfzyklus umfasste 1 Sekunde lang Anlassen, 1 Sekunde lang Überlasten und 28 Sekunden lang Anhalten; somit betrug eine Dauer 30 Sekunden.The brushes of Examples 1 to 8 were installed in a 1.4 kW four-brush starter. The engine was placed on an in-line test bench for a 4-cylinder diesel engine. The stroke volume of the engine was 2200 cm 3 . The starting load current was 160 amps and the battery voltage was 13.5 volts. The test cycle included cranking for 1 second, overloading for 1 second, and stopping for 28 seconds; thus a duration was 30 seconds.
Die
Bürsten
wurden einem Dauertest mit 10.000 Zyklen unterzogen. Die Gesamtlängen der
vier Bürsten
wurden vor und nach dem Test mit einem Mikrometer ge messen und der
größte Abrieb
wurde als Abriebmenge definiert. Hinsichtlich des Abriebs der Kommutatoren
wurden die Außendurchmesser
der Kommutatoren vor und nach dem Test mit einem Mikrometer gemessen,
um die Abriebmengen zu bestimmen. Die Testergebnisse hinsichtlich
des Abriebs der Bürsten
und der Kommutatoren sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Die Motorleistung
wurde ebenfalls vor und nach dem Test durch ein Leistungsprüfgerät gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Tabelle 2 Abriebmengen auf den Bürsten und
dem Kommutator aufgrund des Dauertests
In den Beispielen 1 bis 7 waren sowohl der Bürstenabrieb als auch der Kommutatorabrieb gering und der Leistungsabfall nach dem Test war gering. Im Gegensatz zu diesen zeigte das Beispiel 8, bei dem keine Phosphorsäure und Phosphatverbindung zugegeben wurde, schweren Abrieb sowohl auf der Bürste als auch dem Kommutator und der Leistungsabfall nach dem Test war markant. Die Ersetzung des Zinkphosphats durch Manganphosphat (Beispiel 4) und die Ersetzung des Zinkphosphats durch Calciumphosphat (Beispiel 7) zeigte ähnliche Ergebnisse. Dies gibt an, dass das Vorhandensein eines Phosphatradikals (Phosphationen) wichtiger als die Art des verwendeten Metallsalzes ist. Jedoch waren im Fall des Calciumphosphats, als die Phosphationenkonzentration derjenigen von Zinkphosphat und Manganphosphat vergleichbar war, die Abriebmengen auf der Bürste und dem Kommutator ziemlich größer. Daher sind Übergangsmetallsalze, Indiumsalz und Zinnsalz als Phosphationenquelle wünschenswert. Als Nächstes lagen im Fall des Beispiels 5, in dem die Zugabe von Phosphationen gering ist, die Niveaus des Abriebs und des Leistungsabfalls zwischen denjenigen der Beispiele 1 bis 4 und denjenigen des Beispiels 8, das keine Phosphationen hatte. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Wirkungen der Zugabe von Phosphationen bei rund 1 mg/g offenbar werden. In Beispiel 6, zu dem die große Menge Phosphationen zugegeben wurde, nahm der spezifische Widerstand des Bürstenkorpus zu.In Examples 1 to 7 showed both brush abrasion and commutator abrasion low and the performance drop after the test was low. In contrast to these showed Example 8, in which no phosphoric acid and Phosphate compound was added, heavy abrasion both on the brush as well as the commutator and the performance drop after the test significantly. The replacement of the zinc phosphate by manganese phosphate (Example 4) and the replacement of the zinc phosphate by calcium phosphate (Example 7) showed similar Results. This indicates that the presence of a phosphate radical (Phosphate ions) more important than the type of metal salt used is. However, in the case of calcium phosphate, as the concentration of phosphate ions was comparable to that of zinc phosphate and manganese phosphate, the amount of abrasion on the brush and the commutator pretty much bigger. Therefore are transition metal salts, Indium salt and tin salt as phosphate ion source desirable. Next in the case of Example 5, in which the addition of phosphate ions low, the levels of attrition and performance drop between those of Examples 1 to 4 and those of Example 8, that had no phosphate ions. These results show that the Effects of addition of phosphate ions at around 1 mg / g apparently become. In Example 6, to which the large amount of phosphate ions added became, the specific resistance of the brush corp increased.
Verbundwirkungen von Phosphationen und Metallsulfid-FestschmierstoffCompound effects of phosphate ions and metal sulfide solid lubricant
Zur Überprüfung, wie
sich die Wirkungen der Phosphationen beim Vorhandensein oder Fehlen
eines Metallsulfid-Festschmierstoffes verändern, wurde der folgende Test
ausgeführt.
64,5 Gewichteile elektrolytisches Kupferpulver mit einer mittleren
Teilchengröße von 30 μm und 2,5
Gewichtsteile Zinkphosphatpulver wurden zu 33 Gewichtsteilen des
in Beispiel 1 verwendeten kunstharzveredelten Graphitpulvers zugegeben. Sie
wurden durch den Mischer vom V-Typ homogen vermischt. Das resultierende
zusammengesetzte Pulver wurde aus einem Trichter in Gesenke eingefüllt, das
obere Ende des Anschlusskabels
Bürsten wurden
in ähnlicher
Weise wie derjenigen des Beispiels 9 durch Verwendung von 1 Gewichtsteil
Molybdändisulfid
und Variieren des Gehalts an Zinkphosphat zu 2,5 Gewichtsteilen
(Beispiel 12) und zu 0 (Beispiel 13) hergestellt. Der Gehalt des
kunstharzveredelten Graphitpulvers betrug in beiden Beispielen 12 und
13 30 Gewichtsteile und die Gehalte des elektrolytischen Kupferpulvers
betrugen 66,5 Gewichtsteile in Beispiel 12 und 69 Gewichtsteile
in Beispiel 13. Tabelle 4 Zinkphosphat- und Molybdändisulfidgehalt
und bürstenkorpusspezifischer
Widerstand
Bürsten des Beispiels 3 (die 2,5 Gewichtsteile Zinkphosphat und 3 Gewichtsteile Molybdändisulfid enthalten) und der Beispiele 9 bis 13 wurden einem Dauertest unter denselben Bedingungen wie denjenigen der Tabelle 2 unterzogen.Brushes of Example 3 (containing 2.5 parts by weight of zinc phosphate and 3 parts by weight molybdenum disulfide contained) and Examples 9 to 13 were under a long-term test subjected to the same conditions as those of Table 2.
Die
Ergebnisse, die auf dem In-live-Prüfstand für einen 4-Zylinder-Dieselmotor
mit 2200 cm3 nach 10.000-maligem Ausdauerzyklus
erhalten wurden, sind in Tabelle 5 zusammengestellt. In Tabelle
5 ist deutlich gezeigt, dass Zinkphosphat besonders markante Wirkungen
zeigte, wenn es in Kombination mit einem Metallsulfid-Festschmierstoff
verwendet wurde. In ähnlicher
Weise wurde ebenfalls gezeigt, dass, wenn der Metallsulfid-Festschmierstoff
gegen Wolframdisulfid getauscht und wenn Zinkphosphat gegen Manganphosphat oder
Calciumphosphat oder Phosphorpentoxid getauscht wurde, besonders
markante Wirkungen durch Verwendung eines Metallsulfid-Festschmierstoffs,
der zusammen mit mindestens einer von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung
verwendet wurde, erhalten wurden. Tabelle 5 Wirkungen in Kombination mit
einem Metallsulfid-Festschmierstoff
- * In den Beispielen 3 und 12 wurden Zinkphosphat und Molybdändisulfid in Kombination verwendet.
- * In den Beispielen 9 und 10 wurde nur Zinkphosphat zugegeben.
- * In den Beispielen 11 und 13 wurde kein Zinkphosphat zugegeben.
- In Examples 3 and 12, zinc phosphate and molybdenum disulfide were used in combination.
- In Examples 9 and 10, only zinc phosphate was added.
- * In Examples 11 and 13, no zinc phosphate was added.
Wie vorstehend gezeigt ist, kann in den Ausführungsformen der Abrieb auf den Bürsten und den Kommutatoren gesteuert werden und ein Abfall in der Leistung einer rotierenden Maschine kann verhindert werden, indem mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phosphatverbindung zu der Metallgraphitbürste zugegeben wird. Die Ausführungsformen zeigten diese Wirkungen in Bezug auf Pbfreie Bürsten, denen kein Blei zugegeben ist, aber diese Wirkungen können auch in bleihaltigen Bürsten erzielt werden. Die Ergebnisse sind dieselben, wenn anstelle von Molybdändisulfid Wolframdisulfid verwendet wird.As shown above, in the embodiments, the abrasion on the brushes and the com Mutants can be controlled and a drop in the performance of a rotating machine can be prevented by adding at least one of phosphoric acid and a phosphate compound to the metal graphite brush. The embodiments showed these effects with respect to unplugged brushes to which no lead is added, but these effects can also be achieved in leaded brushes. The results are the same when tungsten disulfide is used instead of molybdenum disulfide.
Ergänzungcomplement
Es wurde eine Bürste hergestellt, der eine Phosphorverbindung anstelle der Phospharverbindung beigegeben wurde. Kupferphosphid (Cu3P) wurde als die Phosphorverbindung verwendet, aber andere Materialien und die Bürstenherstellungsbedingungen waren ähnlich denjenigen des Beispiels 1. 30 Gewichtsteile des kunstharzveredelten Graphits, 64,5 Gewichtsteile elektrolytisches Kupferpulver, 3 Gewichtsteile Molybdändisulfid und 2,5 Gewichtsteile Kupferphosphid wurden in einem Mischer vom V-Typ gut vermischt. Das Gemisch wurde mit dem oberen Ende eines Anschlusskabels, das in dem Formstück eingebettet war, geformt, und das Formstück wurde unter einer reduzierenden Atmosphäre bei 700°C gesintert, um eine Bürste zu erhalten (Beispiel 14). Wenn das Formstück bei 700°C gesintert wird, zersetzt sich das Harzbindemittel in dem kunstharzveredelten Graphit thermisch unter Umwandlung zu Kohlenstoff. Daten für jeden Posten von Tabelle 1 bis Tabelle 3 wurden für diese Bürste gesammelt.It became a brush prepared using a phosphorus compound in place of the phosphorous compound was added. Copper phosphide (Cu3P) was used as the phosphorus compound used, but other materials and the brush manufacturing conditions were similar those of Example 1. 30 parts by weight of the resin-refined Graphite, 64.5 parts by weight of electrolytic copper powder, 3 parts by weight molybdenum disulfide and 2.5 parts by weight of copper phosphide were mixed in a mixer of V-type mixed well. The mixture was mixed with the top of a Connecting cable that was embedded in the fitting, shaped, and the fitting was sintered under a reducing atmosphere at 700 ° C to a brush obtained (Example 14). When the molding is sintered at 700 ° C, it decomposes the resin binder in the resin-finished graphite thermally under conversion to carbon. Data for each item of table 1 to 3 were used for this brush collected.
Der spezifische Widerstand des Bürstenkorpus betrug 26,3 Ω·cm und war demjenigen des Beispiels 2 (26,8 Ω·cm) vergleichbar, zu dem 4,1 Gew.-% Zinkphosphat gegeben wurden. In einem Dauertest unter Verwendung des Anlassers mit 1,4 kW Leistung betrugen die Abriebmengen nach 10.000-maligem Zyklus 2,55 mm auf der Bürstenseite und 0,16 mm auf der Kommutatorseite. Sie waren mit denjenigen des Beispiels 8 vergleichbar, dem keine Phosphatverbindung zugegeben worden war. Die Motorleistung vor diesem Dauertest betrug 1,60 kW und diejenige nach dem Test betrug 1,55 kW, und die Ergebnisse waren mit denjenigen des Beispiels 5 vergleichbar, dem 0,26 Gew.-% Zinkphosphat zugegeben worden waren. Angesichts dieser Feststellungen kann nicht erwartet werden, dass die Verwendung einer Phosphorverbindung anstelle einer Phosphatverbindung dahingehend wirksam ist, dass sie Abrieb auf den Bürsten und den Kommutatoren oder einen Abfall in der Leistung der rotierenden Maschine verhindert. Außerdem wurde auch die Dreipunkt-Biegefestigkeit jeder Bürste gemessen. In Beispiel 14, dem 2,5 Gew.-% Kupferphosphid anstelle von 2,6 Gew.-% Zinkphosphat zugegeben wurden, nahm die Dreipunkt-Biegefestigkeit um etwa 5% im Vergleich zu Beispiel 3 zu, dem 2,6 Gew.-% Zinkphosphat zugegeben wurden. Dies stimmt qualitativ mit der japanischen Offenlegungsschrift Sho 63-143770 überein, welche offenbart, dass eine Phosphorverbindung die Festigkeit oder Härte von Kupfer verbessert.Of the specific resistance of the brush body was 26.3 Ω · cm and was comparable to that of Example 2 (26.8 ohm.cm), to which 4.1% by weight of zinc phosphate were added. In a long-term test under Using the starter with 1.4 kW power amounted to the abrasion quantities after 10,000 cycles, 2.55 mm on the brush side and 0.16 mm on the commutator side. They were comparable to those of Example 8, to which no phosphate compound had been added. The engine power before this endurance test was 1.60 kW and the one after the test was 1.55 kW and the results were similar to those of the example 5, to which 0.26% by weight of zinc phosphate had been added. In view of these findings can not be expected that the use of a phosphorus compound instead of a phosphate compound is effective in that they wear on the brushes and the commutators or a drop in the power of the rotating Machine prevented. Furthermore The three-point bending strength of each brush was also measured. In example 14, the 2.5 wt .-% copper phosphide instead of 2.6 wt .-% zinc phosphate were added, the three-point bending strength increased by about 5% compared to Example 3, to which 2.6% by weight zinc phosphate was added were. This is qualitatively consistent with the Japanese disclosure Sho 63-143770 match, which discloses that a phosphorus compound the strength or Hardness of copper improved.
Es ist Ermessensache, ob die Bürste irgendeine andere Komponente als Metallpulver, Graphitpulver, mindestens eine von Phosphorsäure und einer Phos phatverbindung und einen Metallsulfid-Festschmierstoff wie etwa Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid enthält. Jedoch enthält die Bürste vorzugsweise weder Siliciumdioxid, das ein Schichtmodifizierer ist, noch metallisches Zinnpulver.It is discretionary thing, whether the brush any component other than metal powder, graphite powder, at least one of phosphoric acid and a phosphate compound and a metal sulfide solid lubricant such as such as molybdenum disulfide or tungsten disulfide. However contains the brush preferably neither silica which is a layer modifier, still metallic tin powder.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001393517 | 2001-12-26 | ||
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